Wärme und Kältebeutel

Wärme aus dem Kunststoffbeutel
Prinzip:
Ein Kunststoffbeutel enthält eine unterkühlte Schmelze aus
Natriumacetat-Trihydrat und ein unter mechanischer Spannung
stehendes Metallplättchen. Verformt man das Plättchen wird die
Schmelze zum Auskristallisieren angeregt. Ausgehend vom Plättchen
wachsen sternförmig Natriumacetat-Kristalle. Die Temperatur steigt
dabei auf etwa 50°C. Zum Regenerieren legt man den Beutel etwa 10
Minuten in kochendes Wasser. Beim Erwärmen spaltet NatriumacetatTrihydrat Kristallwasser ab, in dem sich das Salz löst. Beim Abkühlen
bildet sich eine unterkühlte Schmelze, die durch Zufuhr einer
mechanischen Schockwelle zur Kristallisation gebracht werden kann.
Chemikalien: Natriumacetat-Trihydrat; CH 3 COONa∙3 H 2 O (Smp. 58°C)
Material:
Getränkedose
Klarsichthüllen
Folienschweissgerät
Schleifpapier
Kaffeelöffel
250 ml-Becherglas als Wasserbad
Arbeitsanleitung:
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Aus dem Blech wird ein Kreis mit einem Durchmesser von ca. 2.5 cm
herausgeschnitten. Scharfe Kanten werden mit Schleifpapier geglättet.
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In die Mitte des Plättchens ritzt man mit der Schere drei pfeilförmige Kerben.
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Das Plättchen wird gebogen, indem man es mit dem Daumen in die Wölbung eines
Kaffeelöffels drückt.
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Aus der Folie einer Klarsichthülle wird ein Beutel von etwa 10 cm x 7 cm hergestellt.
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In den Beutel gibt man das vorbereitete Metallplättchen, 20 g NatriumacetatTrihydrat und 1 – 2 ml destilliertes Wasser.
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Man evakuiert und schweisst den Beutel zu.
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Zur Sicherheit wird der Beutel in einen zweiten etwas grösseren Beutel
eingeschweisst.
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Der Beutel wird in kochendes Wasser gelegt, bis das Natriumacetat vollständig
geschmolzen ist. Danach lässt man ihn langsam abkühlen, so dass der Inhalt flüssig
bleibt.
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Zur Aktivierung knickt man das Mertallplättchen hin und her, so dass sich ein erster
Kristallisationskeim bilden kann. Der gesamte Inhalt des Beutels erstarrt und die
Kristallisationswärme wird frei. Der erreichbare Temperatur liegt bei 50°C.
Kälte aus dem Kunststoffbeutel
Prinzip:
Ein mit Ammoniumnitrat gefüllter Kunststoffbeutel enthält im Inneren
einen zweiten mit Wasser gefüllten Beutel. Dieser ist aus dünner Folie
gefertigt, die durch leichten Druck zum Platzen gebracht werden kann.
Das Ammoniumnitrat löst sich im Wasser. Da der Lösungsvorgang
stark endotherm ist, kühlt sich das Gemisch auf etwa 0°C ab.
Chemikalien: Ammoniumnitrat; NH 4 NO 3
Material:
Folienschweissgerät
dünne Plastikfolie
dicke Plastikfolie
Arbeitsanleitung:
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Ein kleiner Beutel (5 cm x 7 cm) wird aus einer dünnen Folie herausgeschnitten und
sorgfältig auf drei Seiten zugeschweisst. (Nicht evakuieren, Stufe 2½)
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Anschliessend wird er mit Wasser gefüllt und vollständig zugeschweisst.
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Ein zweiter grosser Beutel (10 cm x 15 cm) wird aus dickerer Folie vorbereitet. In
diesen Beutel füllt man 30 g Ammoniumnitrat und legt den kleineren Beutel
ebenfalls hinein.
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Nach dem Evakuieren schweisst man den Beutel zu (Stufe 4½).
Stieger, Gymnasium Solothurn

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